phtotvoltaic vs. photoconductive mode TIA

Noob A. schrieb:

Ich hab hier ein altes Projekt von jemand anders indem ein Photodioden Signal verstärkt wird. Es ist ein digitaler Lock-In Verstärker der mit sehr niedrigen Frequenzen (~5Hz) arbeitet. Was ich nicht kapiere ist, wieso man die Diode im photoconductive mode betreibt?!? Also mit der Anode an GND und Kathode am - vom OPV.

Weil das der Standardansatz ist und die besten Ergebnisse liefert.

Bei allem was ich bisher gelesen habe, ist das eher für schnelle Signale geeignet.

Nicht nur. Auch das Thema Dunkelstrom und Rauschen.

Hat die Schaltung noch andere Vorteile die hier zum Tragen kommen könnten?

Photovoltaic Mode machen Solarzellen, und eine Photodiode ist ja auch eine. Letztendlich speist eine Konstantstromquelle (die PN-Sperrschicht) eine SI-Diode und deren Spannung wertet man dann aus. Das klingt toll, weil man damit den Strom logarithmiert und theoretisch mehrere Dekaden an Strom leicht habdhaben kann. Praktisch spuckt einem da aber die Temperaturabhängigkeit der Diodenkennlinie mächtig in die Suppe.

Linearität ist eigentlich auch kein Thema da jedes System individuell kalibriert wird...

Ist nicht das zentrale Problem.

P S genaugenommen arbeiten Solarzellen auch nahe dem photoconductive Mode, denn der Laderegler mit MPPT belastet die Solarzellen so stark, daß die interne PN-Diode NICHT nennenswert mit Strom durchflossen wird. OK, echter Kurzschluß mit 0V ist es auch nicht, dann wäre die Energiebilanz eher schlecht ;-)

Danke für die Erläuterungen.

Irgendwo denke ich gelesen zu haben, dass im photovoltaic mode auch Dunkelstrom und Rauschen besser seien. Hab ich da was verdreht?

Vielleicht hätte ich auch erwähnen sollen, dass der Sensor peltiergekühlt und recht genau auf Temperatur gehalten wird. Dann dürfte das mit der Temperaturabhängikeit der Kennlinie nicht mehr so arg ins Gewicht fallen?

Sorry wenn ich blöde / redundante Fragen stelle, ich versuche zu verstehen was hier warum wie gemacht wurde :) Muss ich dafür aber auch erstmal in die Materie einarbeiten da ich mich nicht auskenne

Noob A. schrieb:

Irgendwo denke ich gelesen zu haben, dass im photovoltaic mode auch Dunkelstrom und Rauschen besser seien. Hab ich da was verdreht?

Weiß ich nicht, vielleicht liege ich auch falsch. Ist lange her, daß ich mich mit sowas im Detail beschäftigt habe.

Vielleicht hätte ich auch erwähnen sollen, dass der Sensor peltiergekühlt und recht genau auf Temperatur gehalten wird. Dann dürfte das mit der Temperaturabhängikeit der Kennlinie nicht mehr so arg ins Gewicht fallen?

Stimmt. Das ist aber eine neue Infromation ;-)

Muss ich dafür aber auch erstmal in die Materie einarbeiten da ich mich nicht auskenne

Es gibt ne Menge Application Notes zum Thema, die muss man durcharbeiten.

Noob A. schrieb:

Was ich nicht kapiere ist, wieso man die Diode im photoconductive mode betreibt?!? Also mit der Anode an GND und Kathode am - vom OPV.

Spricht man bei Fotodioden wirklich von photoconductive mode? Sind das nicht eher solche Dinger wie Fotowiderstände, die photoconductive sind?

Fotodioden werden doch entweder als Foto-Element betrieben (also wie Solarzelle), oder im Sperrbetrieb, wobei ich den Kurzschlussbetrieb eher als Spezialfall von Sperrbetrieb betrachten würde.

Foto-Element-Betrieb wird eigentlich nur zur Energieerzeugung genommen, oder evtl. nur zur groben Erkennung von Licht an/aus (es sei denn, man ist scharf auf die log. Abhängigkeit zw. Strom(Licht) und Spannung). Kurzschlussbetrieb (also Uf=0V) wird genommen, wenn es um geringes Rauschen geht, nicht aber so sehr um Geschwindigkeit (wegen hoher Sperrschicht-Kapazität). Sperrbetrieb mit Sperrspannung <0V dann eher, wenn es um Geschwindigkeit geht, nicht so sehr um geringes Rauschen (weil der höhere Sperrstrom Rauschen verursacht, dafür aber kleinere Sperrschicht-Kapazität). Das mit dem Rauschen gilt aber nur, wenn sonst kein DC-Strom durchgeht, nämlich durch DC-Licht. Dann kannste niedriges Rauschen bzw. hohe Empfindlichkeit vergessen (Schrottrauschen durch den DC-Photostrom).

Jens G. schrieb:

Schrottrauschen durch den DC-Photostrom

Mit Schrott hat das nun wirklich nichts zu tun.

Wahrscheinlich meinst du das im englischen als "Shot Noise" bezeichnete Rauschen, im deutschen auch Schottky-Rauschen oder Poissonsches Schrotrauschen.

Rainer W. schrieb:

Schrotrauschen

Jo, genau das natürlich ...

Sperrspannung verringert die Diodenkapazitaet, verschlechtert aber Leckstrom etc. Ueber die Vorspannung kann man dann auch Stoerungen in das Signal bekommen.Bei 5 Hertz ist aber die Kapazitaet in der Regel uninterssant